A mesterséges intelligencia alkalmazásának egyik legfontosabb és leglátványosabb területe

Robotika

A mesterséges intelligencia alkalmazásának egyik legfontosabb és leglátványosabb területe

Werner Ágnes

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Bevezetés Maga a robot szó 1921-ben CAREL CAPEK Rossum Univerzális Robotjai című színdarabjában fordul elő elsőként. A robota szó csehül munkát jelent. CAPEK robotja önálló, döntésre képes eszköz, amely felülkerekedik alkotóján, és rabszolgasorba süllyeszti az embert.


Robotok 1942 Isaac Asimov: Runaround című novellája A robotika három törvénye: § I. A robotnak nem szabad kárt okoznia emberi lényben, vagy tétlenül tűrnie hogy emberi lény kárt szenvedjen § II. A robot engedelmeskedni tartozik az emberi lények utasításainak, kivéve, ha ezek az utasítások az Első Törvény előírásaiba ütköznek § III. A robot tartozik saját védelméről gondoskodni, amennyiben ez nem ütközik az Első és Második Törvény előírásaiba PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

“Ősi elképzelések”: § Talosz (Krétát őrző óriás) § Gólem

Jelenlegi elvárások (a robottól): § a szépirodalomban és a műszaki, technikai fogalomkörben is általában olyan eszközt, berendezést értenek rajta, amely az ember

fizikai és/vagy szellemi munkájához hasonló tevékenységet végez § olyan tulajdonságok megléte, amelyek lehetővé teszik, hogy saját tevékenységüket

kisebb-nagyobb mértékben ellenőrizzék és korrigálják - intelligencia alapfeltételei


Robot definíciók Nincs egységes meghatározás – főbb jellemzők: § rugalmas újraprogramozhatóság § több szabadságfokú mozgáslehetőség § anyagok, berendezések, szerszámok mozgatása vagy különböző feladatok megvalósítása Az International Federation of Robotics (IFR) robotdefiníciója: „Automatikusan vezérelt, újraprogramozható, többféle funkcióra felhasználható manipulatív gép, három vagy több újraprogramozható tengellyel, akár rögzített, akár szabadon mozgó változatban, ipari automatizálási célokra való felhasználásra.”


Robotgenerációk Első valódi robotszabadalom: Cyrill Walter Kennward (angol) 1954 I. generációs robotok: § 60-as évek § felemelés–lerakás típusú feladatokra használták § nem rendelkeztek a környezet változásait vizsgáló külső érzékelőkkel, § programozhatóság alacsony szintű volt, a robot mozdulatait a program egyértelműen meghatározta


Shakey-II.

Első robotok 1961 - General Motors: 2 tonnás mechanikus kar, amely egy mágneshengerre rögzített, néhány soros számkód utasításait követi Unimate öntvényeket mozgat és hegeszt (Joe Engelberger és George Devol)


Első lépegető mobil robotok

§ Phoney Poney – McGhee és Frank, 1966. University of South California – számítógép vezérlésű § GE Quadruped – Mosher, 1968.


Robotgenerációk

II. generációs robotok § 70-es évek § környezetüket érzékelők segítségével vizsgálják § tevékenységüket a vett jelek alapján a pillanatnyi szituáció figyelembevételével módosítani tudják § feladataikat magas szintű robotprogramozási célnyelven lehet meghatározni 1972-ben az USA-ban már 12 olyan vállalat van, amelyek ipari robotokat gyártanak Kawasaki (1972): gyártósor felszerelése a Nissan Motors-nál Svédországban: villamos meghajtású robotok ívhegesztéses alkalmazásokban Megjelennek az első teljesen számítógép-irányítású robotok elsősorban fúrási, marási, illesztési műveletek végzésére. Az európai autógyárak saját robotfejlesztéseinek kezdete (Volkswagen, Renault, Fiat). PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Robotgenerációk III. generációs robotok § mesterséges intelligencia elemei § érzékelőktől származó jeleket feldolgozzák, a magukról és a környezetről tárolt modellt képesek önállóan módosítani, képesek információ kiválasztására és kombinálására § önálló viselkedési algoritmusok és döntési rendszerek § e generáció működésére az összetett tevékenység és a feladatok magas szintű, általános megfogalmazása jellemző Alkalmazási kör bővülése: laboratóriumi, mélytengeri, űrkutatásbeli, mezőgazdasági, szerelési területeken


Miből épülnek fel a robotok? A robotot tekinthetjük egy aktív mesterséges ágensnek, aminek környezete a teljes fizikai világ. A robotok azon beavatkozók és érzékelők alapján különböztethetők meg egymástól, amikkel fel vannak szerelve. Érzékelők: az érzékelés eszközei § Önérzékelés § Erőérzékelés § Taktilis érzékelés § Hanglokátor (A hanglokátor információkat szolgáltat a robothoz nagyon közeli tárgyakról. A hanglokátor azt az időt méri, amely alatt az érzékelő által kibocsátott hangimpulzus a tárgyról visszaverődve visszaérkezik.)

Beavatkozók: a cselekvés eszközei Beavatkozónak nevezzük mindazokat az eszközöket, amelyek a robot irányítása alatt valamilyen hatást gyakorolnak környezetükre. Olyan működtetőkkel vannak felszerelve, amelyek a szoftver parancsokat fizikai mozgássá alakítják. Maguk a működtetők tipikusan villanymotorok, hidraulikus vagy pneumatikus munkahengerek. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Robottípusok (IFR szerint) § Ipari robotok


§ Szerviz robotok

Ipari robotok § Mechanikai struktúra szerinti osztályozás: § derékszögű, hengerkoordinátás, gömbkoordinátás, SCARA, humanoid robot


Szerviz robotok Előzetes definíció: § ~ olyan robot, amely részben, vagy teljesen autonóm módon az ember, vagy más berendezés számára hasznos tevékenységet hajt végre (gyártási műveletek nélkül) Osztályozás: § Humán szerviz (személyes védelem, szórakoztatás, …) § Berendezések kiszolgálása (karbantartás, szerelés, …) § Egyéb autonóm funkciókat (felügyelet, adatgyűjtés, ...) végrehajtó és/vagy szolgáltató robotok, melyek nem sorolhatók a fentiekbe PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Feladatkörük szerint: 1.

A termelésben használt robotok lehetnek:

§

Anyagkezelő robotok

Jellegzetes feladatok: - adagolás megmunkálógépre, - megtartás, forgatás (operációhoz, vagy operáció alatt), - áthelyezés program szerint, - válogatás, rendezés, - szerszámozás, szerszámcsere, - mérőeszköz csere.

§

Műveletvégző robotok

Jellegzetes alkalmazások: - festés, tisztítás, sorjázás, - pont- és vonalhegesztés, varratlerakó hegesztés, - fúrási, ujjmarási műveletek, - lézeres megmunkálási műveletek, - láng- és plazmasugaras vágás, - mérőeszköz mozgatás, mérés kiszolgálás. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Feladatkörök szerint §

Szerelő robotok Jellegzetes feladatok: - alkatrészek kiválasztása, - alkatrészek orientálása, - alkatrészek összeillesztése, helyezése, - kötések létesítése. 2. A kutatásban használt robotok többnyire - telerobotok, távvezérelt manipulátorok - mobilrobotok.


Feladatkörök szerint: 3. Speciális feladatok megoldására alkalmazott robotok és egyéb robotrendszerek: – mikrorobotok, – gyógyászatban alkalmazott robotok.


Mobil robotok § § § §

Guruló robotok Lépegető és mászó robotok (CLAWAR) Hibrid berendezések Lánctalpas, vagy egyéb mobil robotok


Guruló robotok § Sojourner


Lépegető robotok Osztályozás a lábak száma szerint § Genghis (Brooks, 1989.)


Kétlábú robotok I. Salford Lady


Honda

Sony

Kétlábú robotok II. FUJITSU


HITACHI

MITSUBISHI

Kétlábú robotok III. Webian3


Wabot

Mászó robotok Robug2


Pipe-climbing robot

Hibrid robotok


Emberszabású robotok

COG - Rodney Brooks, MIT AI Lab PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Külön kategória: Szórakoztató robotok § Robotversenyek, robotfoci § AIBO


Érdekesség: Robotfoci § § § § § § §

Szimulációs liga Kis robot liga 11 robotos kis robot liga Közepes robot liga Sony lépegető robot liga Humanoid liga (2002-től) Teleoperációs verseny


Érdekességek: Berendezéseket kiszolgáló robotok § Reis robot

§ Skywash


§ Csőtisztító és csővizsgáló

Embert kiszolgáló robotok § Care-O-Bot: multimédia kommunikáció, háztartási elektronika üzemeltetés, ember vezetése, eszközök tartása és mozgatása •Zeiss sebészeti robot


Egyéb robotok I. § HelpMate: kórházi robot (folyosói navigáció, teleoperációval ajtó kinyitása) § HACOmatic: takarító robot


Egyéb robotok II. § Dante II. vulkán kutató robot


Útvonalkövető robot


A jövő: Nanorobot grafikai modellje


A MobotSim program felülete


Akadály kikerülése Akadálykerülő programkódja: Sub Main ’Program kezdete SetTimeStep 0.1 ’Idő lépték beállítása SetMobotPosition(0,6.9,11.7,180) ’Egy lehetséges kezdőpozíció For t = 1 To 50000 ’Ismétli 50000-szer J = MeasureRange(0, 4, 0) ’A 4-es érzékelő használata B = MeasureRange(0, 7, 0) ’A 7-es érzékelő használata Debug.Print J ’Ki írja a J értékeit Debug.Print B ’Ki írja a B értékeit If B < 0.8 Then 'JOBB-ra fordul, ha B érték kisebb, mint 0.8 SetWheelSpeed(0, 10, 0) ’A jobb motor meghajtása ElseIf J < 0.8 Then 'BAL-ra fordul, ha J érték kisebb, mint 0.8 SetWheelSpeed(0, 0, 10) ’A bal motor meghajtása Else 'Különben meg előre halad SetWheelSpeed(0,10,10) ’Jobb és bal motor hajtása End If ’Feltétel vége StepForward ' Dinamukus szimuláció egy lépésben Next ’For ciklus vége End Sub ’Program vége PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

SCRIBBLER ROBOT


A robot követi a fényt

Az infravörös érzékelők működése

A robot vonalkövetés közben PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

A robot rajzolni is képes

PROGRAMOZÁS A SCRIBBLER GUI-VAL


A LEGO MINDSTORMS ROBOTICS INVENTION SYSTEM 2.0


AZ RCX EGYSÉG


Saját fejlesztések I.


Saját fejlesztések II.


ÚJ LEGO ROBOTÉPÍTŐ KÉSZLET


Vezérlőegység


Lehetőségek



FESTO labor: építés és programozás nagyban Pannon Egyetem Veszprém


A mesterséges intelligencia alkalmazásának egyik legfontosabb és leglátványosabb területe

Recommend Documents